Основы теории ползучести

При изучении предыдущих разделов курса сопротивления материалов предполагалось, что напряженное и деформированное состояние тела остается неизменным во времени, если не изменяются внешние воздействия. В действительности полная деформация в любой точке тела при действии внешних сил изменяется в течение определенного промежутка времени.

Хорошо известно, что все материалы обладают свойством старения, то есть. физико-механические характеристики во времени меняются, поэтому учет временных процессов, протекающих в элементах конструкций в период действия внешних сил это важно для совершенствования методов их расчета.

В современной технической литературе термин «ползучесть» часто за меняют термином «вязкоупругость». Явление ползучести характерно всем материалам, но каждый из них имеет свои параметры и условия протекания этого явления.

Например, в металлах ползучесть обнаруживается лишь при высоких температурах, а в цветных металлах (свинец, медь и др.) может проявляться и при нормальной температуре. Наиболее ощутим процесс ползучести в бетоне, грунтах, полимерах.

Опыт показывает, что деформации ползучести могут быть весьма существенными и заметно влиять на работу конструкции. Установлено, что в результате ползучести бетона напряжения в арматуре железобетонных конструкций могут увеличиваться в 2…2,5 раза, а перемещения в 3…4 раза.

Накопление деформаций ползучести в лопатках и дисках турбин может привести к опасному уменьшению зазора между концами лопаток и кожуха двигателя, к заклиниванию и поломке лопаток.

Предположим, что в начальный момент времени деформации имеют значения, равное упругой деформации или суммарной упругой и пластической деформацией.

С увеличением времени наблюдается возрастание деформаций. Если процесс сопровождается уменьшением скорости деформирования (точкой обозначена производная по времени), то эта стадия ползучести называется установившейся.

Если деформация ползучести имеет тенденцию к беспредельному увеличению и в итоге сопровождается разрушением, то эта стадия ползучести называется неустановившейся.

Полная деформация в произвольный момент времени определяется как сумма начальной деформации и деформации ползучести.

Заметим, что характер протекания ползучести во времени очень чувствителен в зависимости от интенсивности напряжений и температуры. Увеличение интенсивности напряжений или градиента температур, как правило, приводит к возрастанию деформаций ползучести.

Установившийся (1) и неустановившийся (2) стадии ползучести